机械5

目录 1前言1 1.1风力发电的国内外发展现状1 1.2 UPS的基本知识2 1.3风力发电基本知识2 1.3风力发电与UPS的互联3 2总体设计方案4 2.1设计要求4 2.2设计方案论证4 3硬件电路设计5 3.1电路构架及基本工作原理5 3.2主动PFC电路6 3.3 UPS主功率变换电路8 3.3.1 DC/DC主功率变换8 3.3.2 SPWM调制10 3.4主控电路12 3.5风力发电控制及市电充电部分12 3.5.1风力发电控制12 3.5.2市电充电部分13 3.6 UPS的蓄电池部分13 4软件系统设计14 4.1主程序设计分析14 4.1中断处理程序分析15 5测试结果16 5.1无负载情况下测试16 5.2有负载情况下测试16 6应用前景17 7致谢18 参考文献19 附录1 PFC控制电路图20 附录2主控部分电路21 附录3程序清单22 2总体设计方案 2.1设计要求 （1）对我国风能能源的调查分析。调查并分析我国各地区的风能的储藏与合理利用。找出适合本地区的风能源利用率,为后期风力发电机的选型做出前期工作。 （2）对风能发电机的研究。从风能发电机原理开始逐步过渡到风能发电机的实际应用。结合前期对本地区对风能的调查，计算并测试出在本地区风能能提供的实在功率。同时测试在本地区不同风速条件下风能发电机输出功率。正确选出适合本地区的风力发电机。 （3）对风能发电机能量控制器的研究。选出合适的风能发电机后，设计并制作出一个对风能发电机输出能源的总体控制的控制器，目的在与将风能发电机在不同地区不稳定发电功率进行稳定，保证其能够充稳定的向UPS提供能源。 （4）大功率UPS的研发与制作。针对实际情况选择功率合适的UPS类型,然后通过资料查询,试验等方法选出合适的主控芯片和输出控制的功率管,制作出样机,并进行实验室阶段的测试。 （5）UPS蓄电池的选型。针对实际情况选择蓄电池 2.2设计方案论证 方案一：基于传统UPS主控制板的原理,由PLD MCU实现原模拟电路实现的功能,输出电压动态反馈和I/O相位同步部分将沿用原成熟线路,在基准正弦波合成方面将用一只廉价的PLD器件代换原来多个计数器、加法器电路。MUC控制系统可以采用廉价的AT89C52,一只10位11路A/D转换芯片TLC1543,及一片XICOR公司的监控串行EEPROM芯片X25045,它们可以实现完成输出电压的调整、电池的智能管理、重要器件的在线检测。但是不参与同步控制,在与上位机的通信、生产调试和面板功能方面, MUC将比原来设计的成本低、功能强,实现该方案可以在较少的时间完成。但此方案运算速度不快。稳定性差 方案二：基于单芯片的实现方案。由一块功能强大MCU的完成人机界面、通信、同步、输出电压调节、各种故障判断和自诊断功能。该实现方案可以采用引脚多的I
ntel 87c196MC或Motoroal MC68HC11K4,但是该方案成本较高开发难度和测试工作量大,如果要几个工程师并行开发,要求项目系统分析员分析能力较强,项目经理能协调各个项目组员无缝协作,软件代码结构化要求高。且此方案成本高。 方案三：采用MICROCHIP公司推出的UPS专用芯片PIC17C43来解决控制部分的信号处理，输出电压检测信号和电流检测信号经由ADC10154模数转换后送入PIC17C43主控芯片用来反馈输出电压和电流值，进而控制和稳定输出值，同时PIC17C43具有8路A/D转化接口两路PWM输出其他接口丰富，运算速度快，指令集简洁等的特点，能够持续零中断地输出纯净正弦波交流电,能够解决尖峰、浪涌、频率漂移等全部的电源问题。 通过对以上几种方案的比较，我们选择方案三，采用输出电压检测信号和电流检测信号经由ADC10154模数转换后送入PIC17C43主控芯片，进而控制和稳定输出值，另外，系统中增加了SPWM调制、PFC电路等进一步提高系统的稳定性。